Wissenschaftler haben einen bedeutenden Durchbruch in der Technologie zur Abscheidung von Kohlendioxid erzielt, der es viel einfacher machen könnte, Kohlendioxid (CO2) direkt aus der Atmosphäre zu entfernen. Angesichts der sich verschärfenden Klimakrise ist die Abscheidung von CO2 von entscheidender Bedeutung für die Abschwächung ihrer Auswirkungen. Die derzeitigen Methoden der Kohlenstoffabscheidung sind in ihrer Effizienz begrenzt und funktionieren in der Regel am besten bei hohen CO2-Konzentrationen, wie z.B. bei industriellen Abgasen. Die neue Innovation verspricht jedoch, den Prozess drastisch zu verbessern.
Das Herzstück dieses Durchbruchs ist ein neuartiges Material namens covalent organic framework-999 (COF-999). Dieses poröse Material bindet CO2 durch einen als Adsorption bekannten Prozess, bei dem die Moleküle an seiner Oberfläche haften bleiben, anstatt in seine Struktur aufgenommen zu werden. Dieser Ansatz ermöglicht es dem Material, die Luft beim Durchströmen zu reinigen, was es zu einem effektiven Werkzeug sowohl für Abgassysteme als auch für die direkte Luftabscheidung macht.
Bei den ersten Tests von COF-999 wurde das Material in einer kontrollierten Umgebung mit Außenluft durchströmt. Es zeigte eine außergewöhnliche Leistung und bewies, dass es in der Lage ist, das gesamte CO2 aus der Luft, die es durchströmte, zu entfernen. Dieses Ergebnis stellt einen neuen Meilenstein in der Technologie der direkten Luftabscheidung dar und zeigt, dass COF-999 weitaus effizienter sein könnte als andere bestehende Lösungen.
Das Team schätzt, dass nur 200 Gramm (etwa 7 Unzen) des Materials 20 Kilogramm (44 Pfund) CO2 in einem Jahr entfernen können. Dieses Maß an Effizienz macht es zu einer praktikablen Option für die Ausweitung der Bemühungen zur Kohlenstoffabscheidung. Außerdem ist das Material so konzipiert, dass es sich nahtlos in bestehende Kohlenstoffabscheidungssysteme integrieren lässt, was seine potenzielle Wirkung noch verstärkt.
Die Struktur von COF-999 spielt eine entscheidende Rolle für seinen Erfolg. Seine inneren Poren sind mit Amingruppen versehen, die mit CO2 reagieren, wenn es hindurchströmt. Diese chemische Wechselwirkung ermöglicht es dem Material, CO2 wiederholt abzuscheiden und wieder freizugeben, so dass das Material für mehrere Zyklen verwendet werden kann, ohne dass seine Leistung nachlässt.
Einer der vielversprechendsten Aspekte von COF-999 ist seine Langlebigkeit. Das Material hält nachweislich über 100 Zyklen ohne Kapazitätsverlust stand. Außerdem benötigt es weniger Energie als andere Methoden der Kohlenstoffabscheidung, was es sowohl kosteneffizient als auch nachhaltig für den langfristigen Einsatz macht.
Diese Innovation hat weitreichende Auswirkungen auf den Klimaschutz. Die derzeitigen Methoden zur CO2-Abscheidung konzentrieren sich darauf, zu verhindern, dass CO2-Emissionen durch Abgassysteme in die Atmosphäre gelangen. Die direkte Abscheidung aus der Luft wird jedoch notwendig sein, um das bereits in der Atmosphäre vorhandene CO2 zu entfernen, das die Marke von 420 Teilen pro Million (ppm) überschritten hat und weiter ansteigt.
Um die CO2-Konzentration in der Atmosphäre auf ein sichereres Niveau – etwa 300 bis 400 ppm – zu senken, sind Technologien wie COF-999 erforderlich, die die Bemühungen zur Emissionsreduzierung ergänzen. Die Fähigkeit, solche Materialien in einer Vielzahl von Systemen einzusetzen, könnte entscheidend sein, um die Klimaziele zu erreichen.
Für die Zukunft plant das Forschungsteam, maschinelles Lernen einzusetzen, um das Design und die Leistung des Materials weiter zu optimieren. Auch wenn diese Technologie sehr vielversprechend ist, warnen Experten, dass die Reduzierung der Emissionen und die Durchsetzung des Pariser Abkommens wesentliche Schritte zur Bewältigung der Klimakrise bleiben.
Diese Entwicklung ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu praktischen, effizienten Lösungen für die direkte Abscheidung aus der Luft. Wenn es vollständig realisiert wird, könnte COF-999 die Bemühungen zur Kohlenstoffabscheidung revolutionieren und dazu beitragen, die Entwicklung der globalen CO2-Emissionen umzukehren.
